CN108285349A - 一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，属于耐火材料领域。该材料按重量百分比计的原料组成为72‑95%的高纯镁砂，5‑20%的镁铝尖晶石，3‑10%的铁精矿粉，外加上述原料总量1‑5%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0‑1%的糊精。生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混料得到泥料，然后压制成型，在80℃‑200℃下干燥6‑25 h，于1300‑1680℃隧道窑中高温烧成。本发明产品所用原料价格低廉，生产工艺简单，生产成本大大降低；材料具有优异的抗剥落性、热震稳定性、抗氧化还原性以及良好的挂窑皮性能，能够满足水泥窑烧成带的使用。

Description

一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法
技术领域
本发明涉及制备一种水泥窑用耐火材料，尤其涉及一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，属于耐火材料领域。
背景技术
20世纪80年代以前，直接结合镁铬砖因为其良好的高温性能、挂窑皮稳定性以及成本较低广泛应用于水泥窑高温带，被人们称之为“万能砖”。但由于铬公害问题（六价铬离子Cr6+会造成严重的环境污染），随着人们对环境保护问题重要性的认识提高，环境保护已成为工业发展中需要重点解决的问题。
近几十年来，水泥窑用无铬碱性砖得到了长足的发展。目前国内水泥窑烧成带无铬砖使用较为广泛的是方镁石-铁铝尖晶石砖，它因自身良好的结构柔韧性和稳固的挂窑皮性在水泥窑烧成带得到了很好的推广。但是铁铝尖晶石是一种成本较高、合成难度较大的耐火原料，其纯度目前也很难准确检测和分析，而且铁铝尖晶石对氧化还原气氛较为敏感、在高温或气氛变化条件下不能稳定存在。再加上目前国内水泥窑主要用作制造水泥熟料，随着时代的发展，它必然会向着消化工业和生活垃圾的方向转变和发展，即实现水泥窑的多功能化。基于这些原因，方镁石-铁铝尖晶石砖能否满足未来我国水泥窑高温带的长寿和稳定运行值得探究。
发明内容
本发明提供了一种铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，该复合材料生产工艺简单、所用原料价格低廉，生产成本大大降低；材料具有致密度高、强度高、荷重软化温度高，以及优异的热震稳定性、抗侵蚀性、抗氧化还原性、挂窑皮性能，能过满足水泥窑不同物料的烧成。
为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，其特征在于：按重量百分比计，72-95%的高纯镁砂，5-20%的镁铝尖晶石，3-10%的铁精矿粉，外加上述原料总量1-5%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0-1%的糊精。
上述高纯镁砂有3-1 mm、1-0 mm、≤0.088 mm三种粒度，上述镁铝尖晶石有3-1mm、1-0 mm两种粒度，上述铁精矿粉的粒度为≤0.088 mm，不同粒度的比例为：1≤粒度≤3mm，44-66%；0≤粒度≤1 mm，18-30%；0≤粒度≤0.088 mm，17-30%。
上述水泥窑烧成带用耐火材料制备方法，其特征在于：生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混料得到泥料，然后压制成型，在80 ℃-200 ℃下干燥6-25 h，于1300-1680 ℃隧道窑中高温烧成。
本发明的有益效果为：本发明以铁矿石精矿粉为铁源，与高纯镁砂和镁铝尖晶石复配，制备出一种性能优异的耐火制品，以适应水泥窑煅烧物料的多样化，提高水泥窑的运转周期；产品生产工艺简单，所用原料价格低廉，生产成本大大降低；铁精矿粉在高温烧结过程中，Fe3+离子通过扩散进入MgO晶体中，形成固溶体，活化了MgO的晶格结果，可以起到降低烧结温度的作用；镁铝尖晶石的热膨胀系数低，约为方镁石的一半，两者的差异使得产品具有优异的热震稳定性；镁铝尖晶石的熔点高、耐磨性好，起到强化基质的作用，使得产品具有优异的抗侵蚀性和抗剥落性；铁源矿物相与水泥熟料接触时，与氧化钙反应生成高粘度的铁酸钙和铁酸铝相，材料热面上的反应层大大有助于回转窑内粘着层的形成，使得产品具有良好的挂窑皮性。本发明产品具有优异的性能指标：显气孔率14-19%、体积密度2.85-3.15 g/cm3、常温耐压强度60-120 MPa、荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）大于10次，并且具有优异的抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能，能过满足水泥窑不同物料的烧成，适应性广，满足水泥窑用耐火材料的无铬化的要求。
具体实施方式
实施例1
一种铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，按重量百分比计，原料组成为：87%的高纯镁砂，10%的镁铝尖晶石，3%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混料得到泥料，然后压制成型，在80℃-200 ℃下干燥6-25 h，于1300-1680 ℃隧道窑中高温烧成。
所述高纯镁砂有3-1 mm、1-0 mm、≤0.088 mm三种粒度，所述镁铝尖晶石有3-1mm、1-0 mm两种粒度，所述铁精矿粉的粒度为≤0.088 mm。
所得产品的性能指标为：显气孔率17.8%，体积密度2.89 g/cm3，常温耐压强度70MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）11次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例2
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：85%的高纯镁砂，10%的镁铝尖晶石，5%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率17.4%，体积密度2.93 g/cm3，常温耐压强度75MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）12次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例3
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：83%的高纯镁砂，10%的镁铝尖晶石，7%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率17.1%，体积密度2.98 g/cm3，常温耐压强度86MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）12次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例4
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：81%的高纯镁砂，10%的镁铝尖晶石，9%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.6%，体积密度3.05 g/cm3，常温耐压强度88MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）11次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例5
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：81%的高纯镁砂，12%的镁铝尖晶石，7%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.4%，体积密度3.07 g/cm3，常温耐压强度90MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）15次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例6
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：80%的高纯镁砂，14%的镁铝尖晶石，6%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率16.8%，体积密度3.04 g/cm3，常温耐压强度87MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）14次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例7
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：77%的高纯镁砂，15%的镁铝尖晶石，8%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率15.8%，体积密度3.10 g/cm3，常温耐压强度103MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）16次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
实施例8
生产工艺和实施例1相同，不同之处在于：
按重量百分比计，原料组成为：78%的高纯镁砂，13%的镁铝尖晶石，9%的铁精矿粉，外加上述原料总量3%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0.5%的糊精。
所得产品的性能指标为：显气孔率15.4%，体积密度3.12 g/cm3，常温耐压强度108MPa，荷重软化温度大于1700 ℃，热震稳定性（1100 ℃，水冷）15次，其抗侵蚀性、抗氧化还原性、抗剥落性、挂窑皮性能均较好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用铁精矿粉制备水泥窑烧成带用耐火材料的方法，其特征在于：按重量百分比计，72-95%的高纯镁砂，5-20%的镁铝尖晶石，3-10%的铁精矿粉，外加上述原料总量1-5%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，外加上述原料总量0-1%的糊精。
2.如权利要求1所述的水泥窑烧成带用耐火材料，其特征在于：所述高纯镁砂有3-1mm、1-0 mm、≤0.088 mm三种粒度，所述镁铝尖晶石有3-1 mm、1-0 mm两种粒度，所述铁精矿粉的粒度为≤0.088 mm，不同粒度的比例为：1≤粒度≤3 mm，44-66%；0≤粒度≤1 mm，18-30%；0≤粒度≤0.088 mm，17-30%。
3.根据权利要求1或2所述的水泥窑烧成带用耐火材料制备方法，其特征在于：生产时按配比称取各种原料，混合均匀，经混料得到泥料，然后压制成型，在80 ℃-200 ℃下干燥6-25 h，于1300-1680 ℃隧道窑中高温烧成。
4.根据权利要求1或2所述的水泥窑烧成带用耐火材料制备方法，其特征在于：产品生产工艺简单、所用原料价格低廉，生产成本大大降低；材料具有致密度高、强度高、荷重软化温度高，以及优异的热震稳定性、抗侵蚀性、抗氧化还原性、挂窑皮性能，能过满足水泥窑不同物料的烧成，适应性广，并且本发明产品满足了水泥窑用耐火材料的无铬化。
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